TW202240007A - 形成磷矽酸鹽玻璃層之方法、使用其方法形成的結構以及用於執行其方法的系統 - Google Patents

形成磷矽酸鹽玻璃層之方法、使用其方法形成的結構以及用於執行其方法的系統 Download PDF

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Abstract

揭露用於形成磷矽酸鹽玻璃層之方法。例示性方法包括形成覆蓋基板的含矽層，以及沉積覆蓋基板的含磷層。沉積的含磷層可包括P 2O 3及/或展現小於或等於500 °C之熔化溫度。沉積的含磷層可加熱以流動且氧化以提供所欲性質。

Description

形成磷矽酸鹽玻璃層之方法、使用其方法形成的結構以及用於執行其方法的系統
本發明大體上關於形成層之方法及適用於製造電子構件之結構。更具體地，本發明的實例係關於包括形成磷矽酸鹽玻璃層之方法、用於形成此類層之系統以及包括磷矽酸鹽玻璃層之結構。
在裝置(諸如半導體裝置)之製造期間，通常期望在具有絕緣或介電材料之基板表面上填充特徵(例如，溝槽或間隙)。一些填充特徵的技術包括磷矽酸鹽玻璃(phospohsilicate glass, PSG)的沉積及回流。
PSG膜可使用若干化學氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD)技術中之一者(諸如，大氣壓CVD (atmospheric-pressure CVD, APCVD)、減壓CVD (reduced-pressure CVD, RPCVD)、低壓CVD (low-pressure CVD, LPCVD)、電漿增強CVD(plasma-enhanced CVD, PECVD)及類似者)而沉積。一旦經沉積，PSG膜可例如在約900 °C至1100 °C的溫度下回流，以例如填充間隙或溝槽。
雖然此類技術針對若干應用可運作良好，使用傳統的PSG沉積技術填充特徵具有若干缺點。例如，CVD沉積的PSG展現相對不良的步階覆蓋(step coverage)，因此可在所沉積的材料內形成孔洞。在使沉積材料回流之後，此類孔洞可餘留。此外，為了致力減少孔洞，通常使用相對高溫及長退火時間來回流PSG材料。這樣的高溫及/或長的退火時間，對於一些應用來說可能是不合需求的。
隨著對裝置效能需求提高，將傳統的PSG沉積及回流技術應用到製程通常變得越來越困難。因此，所欲的是用於形成結構之改善方法，具體係針對在結構形成期間填充間隙之方法。
本節提出之任何討論(包括問題及解決方案之討論)僅為了提供本發明背景之目的而包括在本發明中，且不應視為承認討論之任何或全部內容在完成本發明時已知或以其他方式構成先前技術。
本發明之各種實施例係關於形成適於用在裝置形成中的結構之方法。儘管下文更詳細地討論了本發明之各種實施例解決先前方法及結構之缺點的方式，大致上，本發明之例示性實施例提供了用於在基板表面上填充特徵及/或用於形成包含磷、矽及氧的層或膜的改進方法。例示性方法使用相對低的回流溫度，且因此可在較佳地避免較高溫度的回流製程的應用中使用。
根據本發明之至少一實施例，提供一種形成磷矽酸鹽玻璃層之方法。該方法包括在反應室中提供基板、形成覆蓋基板之含矽層及沉積覆蓋基板之含磷層，其中沉積含矽層及沉積含磷層之步驟係用以形成沉積的磷矽酸鹽玻璃層。形成含矽層及沉積含磷層之步驟可單獨地及/或共同地重複若干次，以形成沉積的磷矽酸鹽玻璃層。該方法可以沉積含矽層的步驟結束。根據本發明的實例，沉積的含磷層包含P 2O 3。另外或替代地，沉積的含磷層的熔化溫度可小於500°C、小於250°C、小於50°C或小於30°C。 根據本發明的各種實例，在沉積含磷層的步驟的期間，含磷前驅物流動到反應室，而額外氧化劑不流動到反應室。例示性含磷前驅物包括烷基磷化合物，像是選自例如由三甲基磷酸酯(trimethylphosphate, TMPO)、三甲基亞磷酸酯(trimethylphosphite, TMPI)、三乙基磷酸酯(trithylphosphate, TEPO)及三乙基亞磷酸酯(triethylphosphite, TEPI)組成之群組的一或多者的化合物。根據進一步的實例，在形成含矽層的步驟的期間，含矽前驅物係流動至反應室而額外氧化劑不流動至反應室。例示性含矽前驅物包括胺基矽烷化合物，諸如選自例如由(二甲氨基)矽烷((dimethylamino)silane, DMAS)、雙(二甲氨基)矽烷(bis(dimethylamino)silane,  BDMAS)、雙(二乙氨基)矽烷(bis(diethylamino)silane, BDEAS)、雙(乙基甲氨基)矽烷(bis(ethylmethylamino)silane, BEMAS)、雙(叔丁基氨基)矽烷(bis(tertbutylamino)silane, BTBAS)、三(二甲氨基)矽烷(tris(dimethylamino)silane,  TDMAS)、四(二甲氨基)矽烷(tetrakis(dimethylamino)silane, TKDMAS)及二異丙基氨基矽烷(di-isopropylaminosilane, DIPAS)組成的群組的一或多者的化合物。根據本發明之進一步實例，形成含矽層之步驟包含使矽前驅物暴露至惰性氣體電漿。在此等案例中，使矽前驅物流動至反應室之步驟及使矽前驅物暴露至惰性氣體電漿之步驟可不重疊。相似地，沉積含磷層的步驟可包括將含磷前驅物暴露於惰性氣體電漿中。根據這些實施例的實例，使含磷前驅物流動至反應室的步驟及使含磷前驅物暴露至惰性氣體電漿的步驟不重疊。根據本發明的進一步實例，在形成含矽層及沉積含磷層之步驟的期間，惰性氣體係連續地提供至反應室。根據進一步的實例，該方法包括在非氧化環境中加熱基板的步驟，以使沉積的磷矽酸鹽玻璃層流動以形成流動的磷矽酸鹽玻璃層。加熱步驟的期間之基板溫度可小於或等於500 °C、小於400 °C或小於300°C。根據又額外實例，該方法包括氧化流動的磷矽酸鹽玻璃層之步驟。
根據本發明之又另外例示性具體例，結構至少部分根據本文所描述之方法形成。
根據本發明之又額外實例，提供一種用於形成如本文所述之磷矽酸鹽玻璃層的系統。例示性系統包括反應室，流體耦接至反應室的氣體注射系統，用於引入含矽前驅物及可選的載體氣體至反應室的第一氣體源，用於引入含磷前驅物及可選的載體氣體至反應室的第二氣體源，用於引入惰性氣體至反應室的惰性氣體源，用於形成惰性氣體電漿的電漿源，排氣源，以及控制器。控制器可配置以控制進入氣體注入系統之氣體流量，並用於使系統執行如本文所述之方法。
所屬技術領域中具有通常知識者將從已參照圖式之某些具體例的下列詳細描述輕易明白這些及其他實施例，本發明並未受限於任何已揭示的(多個)特定實施例。
雖然下文揭示了某些實施例及實例，所屬技術領域中具有通常知識者將理解的是，本發明係延伸超出本發明具體揭示的實施例及/或用途及其明顯修改與等義物。因此，意欲使所揭示之本發明的範疇不應受下文所描述之特定揭示實施例的限制。
本發明大致上關於沉積磷矽酸鹽玻璃層之方法、形成結構之方法、使用該等方法所形成之結構以及用於執行該等方法及/或形成該等結構之系統。舉例而言，本文所述之方法可用於以磷矽酸鹽玻璃填充基板表面上之諸如間隙(例如，溝槽或者通孔)之特徵。如下文更詳細陳述，例示性方法包括沉積或形成磷矽酸鹽玻璃層，以及在相對較低溫度下回流沉積的磷矽酸鹽玻璃層。
在本發明中，「氣體(gas)」可指在常溫及常壓下為氣體之材料、汽化固體及/或汽化液體，並可取決於上下文由單一氣體或氣體混合物構成。有別於製程氣體的氣體(亦即，非通過氣體分配總成(諸如噴淋頭)、其他氣體分配裝置或類似者引入的氣體)可用於例如密封反應空間，該氣體包括密封氣體(諸如，稀有氣體)。在一些情況下，用語「前驅物(precursor)」可指參與生產另一化合物之化學反應的化合物，特別是指構成膜基質或膜之主要架構的化合物，而用語「反應物(reactant)」可指(在一些情況下是前驅物以外的)一化合物，其活化前驅物、修飾前驅物或催化前驅物之反應。在一些情況下，用語前驅物及反應物可互換地使用。用語「惰性氣體(inert gas)」係指在可察覺的程度上不參與化學反應的氣體，及/或當施加電漿功率時激發前驅物的氣體，但可能不會在可察覺的程度上變為膜基質之一部分。根據本發明的實例，惰性氣體可包括氬氣、氦氣及氮氣之一或多者。
如本文所使用，用語「基板(substrate)」可指可用以形成或在其上可形成裝置、電路或膜之任何(多個)下伏材料。基板可包括塊材(諸如矽(例如單晶矽))、其他IV族材料(諸如鍺)或化合物半導體材料(諸如GaAs)，並可包括上覆或下伏於塊材的一或多層。進一步地，基板可包括各種特徵(諸如間隙、凹部、貫孔、線及類似者)，該等特徵經形成在基板之層或塊材的至少一部分之內或之上。舉實例而言，一或多個特徵可具有約10 nm至約100 nm的寬度，約30 nm至約1000 nm的深度或高度，及/或約3至100或約3至約20的深寬比。
在一些實施例中，「膜(film)」係指在垂直於厚度方向的方向上延伸的層。在一些實施例中，「層(layer)」係指形成於表面上之具有某一厚度之結構或者膜或非膜結構之同義詞。膜或層可由具有某些特性之離散單一膜或層或者由多個膜或層構成，且相鄰膜或層之間的邊界可以明確或可以不明確，且可以基於或可以不基於物理、化學及/或任何其他特性、形成製程或序列及/或相鄰膜或層之功能或用途而建立。層或膜可係連續的或者不連續的。
如本文中所使用，用語「含矽層(silicon-containing layer)」可指其化學式可表示為包括矽的層。含矽層可包括其他元素，諸如可衍生自前驅物或反應物之氧、碳、氫、氮或其他之一或多者。舉例而言，含矽層可包括氧化矽，諸如二氧化矽。
如本文中所使用，用語「含磷層(phosphorus-containing layer)」可指其化學式可表示為包括磷的層。含磷層可包括其他元素，諸如可衍生自前驅物或反應物之氧、碳、氫、氮或其他之一或多者。舉例而言，沉積的含磷層可包括氧化磷，諸如主要包括(例如，大於50 at %、大於75 at %或大於90 at %)P 2O 3的氧化磷。
如本文中所使用，用語「磷矽酸鹽玻璃層(phosphosilicate glass layer)」可指其化學式可表示為包括矽、磷及氧的層。磷酸矽酸鹽玻璃層可包括其他元素，諸如可衍生自前驅物或反應物之碳、氫、氮或其他之一或多者。
如本文所使用，用語「結構(structure)」可指已部分或者完全製備之裝置結構。舉實例而言，結構可包括具有形成在其上之一或多個層及/或特徵的基板。
如本文所使用之術語「環狀沈積方法」可指其中沈積循環，通常複數個連續沈積循環係在處理室中進行之氣相沈積方法。環狀沈積方法可包括環狀化學氣相沈積(CVD)法及原子層沈積(ALD)法。環狀沈積方法可包括有包括前驅體、反應物及/或惰性氣體之電漿活化之一或者多個循環。
在本發明中，變數之任兩個數字可構成變數之可工作範圍，且所指示之任何範圍可包括或排除端點。額外地，所指示的變量之任何數值(不管該等數值是否以「約」來指示)可指精確值或近似值並包括等效值，且在一些實施例中可指平均值、中間值、代表值、多數值等。進一步地，在本發明中，一些實施例中，用語「包括(including)」、「由…構成(constituted by)」及「具有(having)」等，可獨立地指「一般或廣泛地包含(typically or broadly comprising)」、「包含(comprising)」、「基本上由…所組成(consisting essentially of)」或「由…所組成(consisting of)」。在本發明中，於一些實施例中，任何已定義之意義不必然排除通常及慣用意義。
在本發明中，於一些實施例中，「連續地(continuously)」可指不中斷真空、在時間線上無中斷、無任何實際介入步驟、未改變處理條件、其後立即、作為下一步驟或在兩結構間無介入有別於該兩結構的離散物理或化學結構中之一或多者。
現轉到圖式而言，圖1繪示依據本發明之實例之形成磷矽酸鹽玻璃層的方法100。圖3至圖6繪示在方法100期間形成或使用之結構。
方法100包括下列步驟：在反應室內提供基板(步驟102)、形成含矽層(步驟104)以及沉積含磷層(步驟106)。如下文更詳細地描述，步驟104及/或106及可選地步驟108可單獨地及/或共同地重複，以形成沉積的磷矽酸鹽玻璃層。方法100亦可包括沉積含矽層(步驟108)，加熱基板使沉積的磷矽酸鹽玻璃層流動以形成流動的磷矽酸鹽玻璃層(步驟110)，及/或氧化流動的磷矽酸鹽玻璃層(步驟112)。方法100之各種步驟，諸如步驟104-108，可在化學氣相沉積(CVD)、電漿輔助CVD(PECVD)、原子層沉積(ALD)或電漿輔助ALD(PEALD)反應器系統的一或多個腔室中進行。
步驟102包括在反應室內提供基板。圖3繪示例示性基板302，其包括特徵304及306，及形成於其間之凹部308。
基板可加熱至沉積溫度。例如，基板可包含一或多個部分製造的裝置結構，且基板可加熱至小於500 °C、小於250 °C、小於50 °C或小於30 °C的沉積溫度。另外地或替代地，沉積時間可大於20 °C或大於25°C。此外，可控制反應室內的壓力。例如，在沉積製程期間反應室內之壓力可小於2000 Pa、小於1500 Pa、或小於1000 Pa及/或大於200 Pa、大於400 Pa或大於800 Pa。
在步驟104期間，含矽層係形成而覆蓋基板。根據本發明之實例，含矽層係係使用循環沉積製程而形成。步驟104期間的反應室內的溫度及/或壓力可相同或類似於有關前面步驟102所述多個壓力與溫度的任一者。舉實例而言，及如圖2所繪示，形成含矽層202之循環製程可包括一或多個循環，各循環包括提供矽前驅物至反應室及使矽前驅物暴露於惰性氣體電漿。在所繪示之實例中，形成含矽層202之循環製程可包括提供用於脈衝204之矽前驅物、提供用於電漿脈衝206之電漿功率及提供在持續時間208之惰性氣體。根據本發明之實例，可能需要將一定量的氧保持在含矽層中相對低的量。因此，根據本發明之實例，在形成含矽層的步驟的期間，額外氧化劑不流動至反應室。在此等案例中，在形成含矽層的步驟的期間，僅矽前驅物及惰性氣體流動至反應室。脈衝204的持續時間可在從約0.2秒到約5秒的範圍內。電漿脈衝206的持續時間可在從約0.2秒到約5秒的範圍內。矽前驅物在脈衝204的期間之流率的範圍可從約500 sccm至約6000 sccm。惰性氣體在步驟208的期間之流率的範圍可從約500 sccm至約6000 sccm。在脈衝206的期間，用於生成電漿的功率可在約50 W及約1000 W之間。功率之頻率可介於約13.56 MHz及約 60 MHz之間。脈衝206的持續時間可從約10％到約100％的範圍。
矽前驅物可包括氨基矽烷化合物。舉實例而言，矽前驅物可選自由(二甲基氨基)矽烷(DMAS)、雙(二甲基氨基)矽烷(BDMAS)、雙(二乙基氨基)矽烷(BDEAS)、雙(乙基甲基氨基)矽烷(BEMAS)， 雙(叔丁基氨基)矽烷(BTBAS)、三(二甲基氨基)矽烷(TDMAS)、四(二甲基氨基)矽烷(TKDMAS)及二異丙基氨基矽烷(DIPAS)組成的群組中的一種或多種。
如圖2中所繪示，根據本發明之實例，使矽前驅物流動至反應室(矽前驅物脈衝204)之步驟及使矽前驅物暴露至惰性氣體電漿(電漿衝衝206)之步驟在時間及/或空間中並不重疊。如進一步繪示，矽前驅物脈衝204及電漿脈衝206可藉由沖吹脈衝210而分離，沖吹脈衝包括向反應室提供沖吹氣體，例如惰性氣體。另外或替代地，形成含矽層202之循環製程可包括沖吹脈衝211。
雖然圖2中僅繪示一個循環，形成含矽層202之循環製程可包括一或多個循環。例如，在繼續進行步驟106之前，用於脈衝204及電漿脈衝206之矽前驅物可被重複。
再次參照圖1，步驟106包括沉積覆蓋基板之含磷層。在步驟106期間，反應室內的溫度及壓力可相同或類似於以上關於步驟102所述的反應室內的溫度及壓力。
根據本發明的實例，含磷層係使用循環沉積製程212而形成，如圖2所示。循環沉積製程212可包括一或多個循環(i-n)，每個循環包括使含磷前驅物流動至反應室的磷前驅物脈衝214，使含磷前驅物暴露至惰性氣體電漿的電漿脈衝216，及惰性氣體脈衝218。根據本發明的實例，可能需要將一定量的氧保持在含磷層中相對低的量。因此，根據本發明的實例，在沉積含磷層的步驟的期間，額外氧化劑不流動至反應室。在此等案例中，在沉積含磷層212之步驟的期間，僅將含磷前驅物及惰性氣體流動至反應室。根據本發明的實例，沉積的含磷層例如主要包含P 2O 3 。另外或替代地，沉積的含磷層之熔化溫度可小於500 °C、小於250 °C、小於50 °C或小於30 °C。
電漿脈衝216的持續時間可從約0.2秒至約5秒的範圍。在脈衝214期間，含磷前驅物的流率的範圍可從約500 sccm至約6000 sccm。在步驟218期間，惰性氣體的流率可與上文關於步驟202所述之相同。在脈衝216期間，產生電漿的功率可介於約50 W及約1000 W之間；功率的頻率範圍可從約13.56 MHz到約60 MHz。脈衝216的持續時間可從約10％到約100％的範圍。各循環i可包括一或多個沖吹脈衝215、217，其可相同或類似於沖吹脈衝210、211。
含磷前驅物可包括一化合物，該化合物包含鍵結至一個或多個(例如4個)氧原子的磷，其中一個或多個氧原子係鍵結至C1-C4烴。舉特定實例而言，含磷前驅物可包括三甲基亞磷酸酯(TMPI)、三乙基磷酸酯(TEPO)及/或三甲基磷酸酯(TMPO)中之一或多者。
根據本發明的實例，使含磷前驅物流動至反應室(磷前驅物脈衝214)的步驟及使含磷前驅物暴露至惰性氣體電漿(電漿脈衝216)的步驟不重疊。如進一步所示，磷前驅物脈衝214及電漿脈衝216可藉由沖吹脈衝215而分離。
返回圖1，步驟108可包括沉積另一含矽層。步驟108可相同或類似於步驟104。例如，步驟108可包括循環製程222，其包括提供用於脈衝224之矽前驅物、提供用於電漿脈衝226之電漿功率及提供持續期間228的惰性氣體。脈衝224、電漿脈衝226及持續期間228可相同或類似於脈衝204、電漿脈衝206及持續期間208。
雖然繪示為分開的脈衝步驟208、218及228，在形成/沉積含矽層及沉積含磷層之步驟(步驟104-108)期間，惰性氣體可連續地提供至反應室。
圖4繪示結構400，其包括基板302及沉積的磷矽酸鹽玻璃層402，例如，使用步驟102-108而形成。如所繪示，沉積的磷矽酸鹽玻璃層402可為相對等形的(conformal)。
一旦所需量的沉積的含磷層形成於基板表面上，基板係加熱以使沉積的磷矽酸鹽玻璃層流動，以在步驟110期間形成流動的磷矽酸鹽玻璃層。圖5繪示結構500，其包括基板302及流動的磷矽酸鹽玻璃層502。
根據本發明之實例，步驟110係在非氧化環境中進行。在非氧化環境中進行步驟110允許沉積的含磷層在相對低的溫度下流動。步驟110可包括加熱基板至小於或等於500 °C、小於400 °C或小於300°C的溫度。在步驟110期間，反應室中之壓力可介於約200 Pa與約大氣壓力之間。惰性氣體可在步驟110期間提供至反應室。惰性氣體的流率可介於約500 sccm至約6000 sccm之間。
一旦完成步驟110，方法100可繼續進行至氧化流動的磷矽酸鹽玻璃層之步驟112。圖6繪示結構600，其包括一個氧化的流動的磷矽酸鹽玻璃層602。
在此步驟的期間，氧化劑，諸如O 2、N2O、N2、H2O或其他之一或多者，可在反應室中流動。氧化劑對反應室之流率可為約500 sccm至約6000scm。在步驟112期間，反應室中的壓力可為約200 Pa至約大氣壓力；在步驟112期間，反應室中的溫度可為約300 °C至約500 °C。氧化劑可導致流動的磷矽酸鹽玻璃層氧化以形成例如P 2O 5。
本文中進一步描述一種系統。例示性系統可包括反應室、電漿源、氣體注入系統、含磷前驅物氣體源、含矽氣體前驅物源、惰性氣體源、排氣源及控制器。反應室可包括基板支撐件及上電極。基板支撐件可以是下電極或包含下電極。電漿源可配置成用於生成(例如，射頻)功率波形。氣體注入系統係與反應室流體連接，且被佈置用於將矽前驅物及/或含磷前驅物引入至反應室中。可選地，矽前驅物及/或含磷前驅物係藉由載體氣體而引入反應室。排氣適當地配置以用於從反應室移除反應物及未使用的前驅物。控制器係編程或以其他方式配置，以使本文別處描述的方法得以實施。如所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解的，(多個)控制器係與系統之各種功率源、加熱系統、泵、機器人及氣體流動控制器或閥通訊。
在一些實施例中，氣體注入系統包含一採用載體氣體以將前驅物載送到一或多個反應室之前驅物遞送系統。在一些實施例中，載體氣體的連續流動係使用流通系統而完成。在流通系統中，載體氣體管線設置有具有前驅物儲存器(瓶)的繞道管線，並且切換主要管線及繞道管線，其中當僅意欲將載體氣體饋送至反應室時，關閉繞道管線，而當意欲將載體氣體及前驅物氣體兩者饋送至反應室時，主要管線關閉且載體氣體流過繞道管線，並與前驅物氣體一起從瓶流出。如此，載體氣體可連續地流入反應室，並可藉由切換主管線及歧路管線而以多個脈衝載送前驅物氣體。
本發明提供的方法可在任何合適的設備中執行，包括在如圖7所示的系統中。類似地，本發明提供的結構可在任何合適的設備中製造，包括在如圖7所示的系統中。
圖7為電漿輔助循環沉積設備的示意圖，其具有被編程以進行本文所述的循環序列的控制，其可用於本發明的至少一些實施例中。在此圖中，藉由提供在反應室3之內部11(反應區)中並行且彼此面對的一對導電平板電極2、4，將來自電漿電源25之RF功率(例如，13.56 MHz及/或27 MHz)施加到一側，並將另一側12電接地，電漿在該等電極之間被激發。一溫度調節器可設置於下平台2中，亦即下電極。基板1係置放於其上，且其溫度可在所欲溫度下保持恆定。上電極4可作為氣體注入系統35的噴淋板，而如果有前驅物氣體及/或稀釋氣體，可通過氣體管線19、氣體管線21及氣體管線22，分別從氣體源30、31及32引入反應室3。並通過噴淋板4。此外，在反應室3中，提供具有排氣管線17之圓管13，透過該排氣管線排出反應室3之內部11中的氣體。另外，一轉移室5安置於反應室3下方並具有一氣體密封管線24，以經由轉移室5之內部16將密封氣體引入反應室3之內部11，其中設置一用於分開該反應區及該轉移區之分離板14。應注意，此圖省略閘閥，其中晶圓可經由該閘閥轉移到轉移室5或從其轉移。轉移室亦具有一排氣管線6。在一些實施例中，沉積間隙填充流體、使材料流動及氧化材料係在一個及相同反應室中進行。在一些實施例中，沉積間隙填充流體及加熱及/或氧化係在包含於一個及相同系統中之單獨反應室中進行。
在一些實施例中，用於切換惰性氣體流動及前驅物氣體流動的系統，如圖8所示，可使用在根據圖7的設備中，以脈衝形式引入前驅物氣體，而無反應室壓力之實質波動。
實際上，可使用流通系統(Flow-pass System，FPS)實現載體氣體之連續流，其中一載體氣體管線設置具有前驅物儲存器(瓶)之繞道管線，且主要管線與繞道管線進行切換，其中當僅意欲將載體氣體饋送到反應室時，繞道管線關閉，然而當意欲將載體氣體及前驅物氣體兩者饋送到反應室時，主要管線關閉，且載體氣體流過繞道管線並連同前驅物氣體從瓶中流出。如此，載體氣體可連續地流入反應室，並可藉由切換主管線及歧路管線而以多個脈衝載送前驅物氣體。
圖8繪示使用流通系統(FPS)之前驅物供應系統，該系統可使用於本文所述的系統的實施例中(黑色閥指示該等閥係關閉的)。如圖8中之(a)所示，當將前驅物饋送至反應室時，首先，諸如Ar(或He)之載體氣體流經具有閥b及c之氣體管線，且隨後進入瓶(儲存器)(20)。載體氣體從瓶20流出，同時載運對應於瓶20內之蒸氣壓的量之前驅物氣體，並流過具有閥f及e之氣體管線，且接著與前驅物一起饋送至反應室。在前述中，閥a及d經關閉。當僅將載體氣體(可以是He或Ar等惰性氣體)饋送至反應室時，如圖8中之(b)所示，載體氣體流經具有閥a之氣體管線，同時繞過瓶(20)。在前述中，閥b、c、d、e及f是關閉的。
所屬技術領域中具通常知識者將明白，該設備包括一或多個控制器40，係編程或以其他方式配置，以使本文別處描述的沉積製程得以實施。如所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，該(等)控制器40與反應器的各種電源、加熱系統、泵、機器人及氣流控制器或閥聯通。(多個)控制器40包括電子電路，該電子電路包括處理器及軟體，以選擇性操作多個閥、歧管、加熱器、泵及系統中所包括的其他組件。此類電路及組件操作以從相應源(例如瓶20)引入多個前驅物、反應物、和選擇性沖吹氣體。控制器可控制供氣順序的時序、基板及/或反應室3的溫度、反應室3內的壓力及各種其他操作，以提供該系統的適當操作。(多個)控制器可包含控制軟體，以電動或氣動地控制閥，進而控制前驅物、反應物及沖吹氣體進出反應室3的流動。(多個)控制器40可包括執行某些任務之模組，諸如軟體或硬體組件，例如FPGA或ASIC。應理解，在控制器包括進行某一任務的一軟體組件的情況下，該控制器係被編程以進行彼特定任務。一模組可優選構造成常駐在控制系統的可定址儲存媒體(亦即記憶體)上並構造成執行一或多個製程。
視情況，可使用一雙腔室反應器。一雙腔室反應器包含用於處理彼此接近安置之晶圓之兩區段或隔室。在此類雙腔室反應器中，惰性氣體可經由共用管線供應，且含前驅物之氣體係藉由未共用管線而提供。
上文描述之本發明的實例實施例並未限制本發明的範疇，由於此等實施例僅為本發明之實施例的實例。任何等效實施例均意欲屬於本發明之範疇。實際上，除本發明所示及所描述者以外，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書明白本發明之各種修改，諸如所述元件之替代可用組合。此類修改及實施例亦意欲落入隨附之申請專利範圍的範疇內。
1:基板 2:導電平板電極、下平台 3:反應室 4:導電平板電極、上電極、噴淋板 5:轉移室 6,7:排氣管線 11:內部 12:另一側 13:圓管 14:分離板 16:內部 19,21,22:氣體管線 20:瓶 24:氣體密封管線 25:電漿電源 30,31,32:氣體源 35:氣體注入系統 40:控制器 100:方法 102,104,106,108,110,112:步驟 202:含矽層 204:脈衝 206:電漿脈衝 208,218,228:脈衝步驟 210:沖吹脈衝 211:沖吹脈衝 212:循環沉積製程 214:磷前驅物脈衝 215:沖吹脈衝 216:電漿脈衝 217:沖吹脈衝222:循環製程 224:脈衝 226:電漿脈衝 302:基板 304,306:特徵 308:凹部 400:結構 402:沉積的磷矽酸鹽玻璃層 500:結構 502:流動的磷矽酸鹽玻璃層 600:結構 602:氧化的流動的磷矽酸鹽玻璃層 a,b,c,d,e,f:閥
可在連同下列說明性圖式考慮時，藉由參考實施方式及申請專利範圍而衍生對本發明之例示性實施例的更完整理解。 ［圖1］繪示依據本發明之例示性實施例之方法。 ［圖2］繪示依據本發明之至少一實施例的一時序圖。 ［圖3至圖6］繪示依據本發明之多個實例之結構。 ［圖7］繪示依據本發明之至少一實施例之系統。 ［圖8］繪示使用依據本發明之至少一實施例可用的流通系統(flow-pass system, FPS)的前驅物供應系統。 應瞭解的是，圖式中之元件係為了簡明及清楚起見而繪示，且不必然按比例繪製。舉例而言，圖式中之一些元件的尺寸可能相對於其他元件而特別放大，以幫助改善對所繪示本發明實施例的理解。
100:方法
102,104,106,108,110,112:步驟

Claims (21)

  1. 一種形成一磷矽酸鹽玻璃層之方法，該方法包含下列步驟： 在一反應室內提供一基板； 形成覆蓋該基板的一含矽層；以及 沉積覆蓋該基板的一含磷層， 其中沉積該含磷層的步驟包含將一含磷前驅物流動至該反應室， 其中沉積一含矽層及沉積一含磷層的步驟係用以形成一沉積的磷矽酸鹽玻璃層，以及, 其中沉積的該含磷層包含P 2O 3。
  2. 如請求項1所述之方法，其中在沉積該含磷層的步驟的期間，一額外氧化劑不流動至該反應室。
  3. 如請求項1或2所述之方法，其中重複形成該含矽層及沉積該含磷層的步驟，以形成該沉積的磷矽酸鹽玻璃層。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中形成該含矽層的步驟包含CVD、ALD、PECVD、PEALD中之一或多者。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中形成該含矽層的步驟包含將選自BDEAS、DIPAS所組成的群組的一矽前驅物流動至該反應室。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之方法，其中在形成該含矽層的步驟的期間，一額外氧化劑不流動至該反應室。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之方法，其中形成該含矽層的步驟包含將該矽前驅物暴露於一惰性氣體電漿。
  8. 如請求項7所述之方法，其中將該矽前驅物流動至該反應室的步驟及將該矽前驅物暴露於一惰性氣體電漿的步驟不重疊。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之方法，其中沉積該含磷層的步驟進一步包含將該含磷前驅物暴露於一惰性氣體電漿。
  10. 如請求項9所述之方法，其中將該含磷前驅物流動至該反應室的步驟及將該含磷前驅物暴露於該惰性氣體電漿的步驟不重疊。
  11. 如請求項1至10中任一項所述之方法，其中將該含磷前驅物流動至該反應室的步驟包含將TMPI、TEPO、TMPO中之一或多者流動至該反應室。
  12. 如請求項1至11中任一項所述之方法，其中沉積該含磷層的步驟包含CVD、ALD、PEALD、PECVD中之一或多者。
  13. 如請求項7至12中任一項所述之方法，其中該惰性氣體電漿係使用選自氬氣、氦氣、氮氣之一或多者的一惰性氣體而形成。
  14. 如請求項13所述之方法，其中在形成該含矽層及沉積該含磷層的步驟的期間，連續提供該惰性氣體至該反應室。
  15. 如請求項1至14中任一項所述之方法，其中沉積的該含磷層的一熔化溫度係小於500°C、小於250°C、小於50°C或小於30 °C。.
  16. 如請求項1至14中任一項所述之方法，其進一步包含在一非氧化環境中加熱該基板的步驟，以使該沉積的磷矽酸鹽玻璃層流動以形成一流動的磷矽酸鹽玻璃層。
  17. 如請求項16所述之方法，其中加熱步驟的期間的一溫度係小於或等於500°C，或小於400°C，或小於300°C。
  18. 如請求項16或17所述之方法，其進一步包含氧化該流動的磷矽酸鹽玻璃層的步驟。
  19. 一種形成一磷矽酸鹽玻璃層之方法，該方法包含下列步驟： 在一反應室內提供一基板； 形成覆蓋該基板的一含矽層；以及 沉積覆蓋該基板的一含磷層， 其中形成一含矽層及沉積一含磷層的步驟係用以形成一沉積的磷矽酸鹽玻璃層，以及 其中沉積的該含磷層的一熔化溫度係小於或等於500°C。
  20. 一種如請求項1至19中任一項所述之方法形成的結構。
  21. 一種系統，其包含： 一反應室； 一氣體注入系統，其流體耦接至該反應室； 一第一氣體源，其用於引入一含矽前驅物及可選的一載體氣體至該反應室； 一第二氣體源，其用於引入一含磷前驅物及可選的一載體氣體至該反應室； 一惰性氣體源，用於引入一惰性氣體至該反應室； 一電漿電源，用於形成一惰性氣體電漿； 一排氣源；以及 一控制器，其中該控制器係配置以控制進入該氣體注入系統的氣體流量，並用於使該系統執行如請求項1至19中任一項所述之方法。
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